熱保護型防爆壓敏電阻的製作方法
2023-06-20 04:35:46
專利名稱：熱保護型防爆壓敏電阻的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子元器件，尤其是一種熱保護型防爆壓敏電阻。
背景技術：
壓敏電阻器作為一種浪湧保護元件廣泛地應用於各種電子設備中，當外界浪湧能量迅速超過壓敏電阻的耐受能力時，或當壓敏電阻在外界浪湧能量反覆衝擊下而發生劣變時，壓敏電阻會被擊穿短路。在實際電路中，壓敏電阻往往是跨接在電源的火線和零線之間，短路時瞬間能量很大，擊穿損壞處會產生局部高溫，可能會將壓敏陶瓷基片外面裹封的絕緣防潮裹封層(通常以環氧樹脂等有機材料為主要材料)引燃並伴隨瓷體炸裂，嚴重時有可能導致空調等電器設備起火。
針對這一安全隱患，已經有一些技術措施被用以防止起火事故的發生。例如，本申請人曾在中國實用新型專利ZL200420033754.9號中公開了一種具有阻燃功能的壓敏電阻器，該壓敏電阻器具有絕緣殼體和包封在絕緣殼體內的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設置有兩個分離的內電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極和第二引出電極的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個內電極導電連接，所述第一引出電極和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層並延伸至絕緣殼體之外，其特徵是所述絕緣殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙並構成密閉的粉末容納腔，在所述粉末容納腔內充填有絕緣不燃粉末並構成將壓敏電阻主體包裹的絕緣不燃粉末層。該專利給出的技術方案極其簡單卻又行之有效，它解決了長期以來在壓敏電阻器製造領域存在的技術難題，產品的製造成本增加不多，可以有效地防止由於弧光放電引起的電器燃燒事故，且能夠緩解高熱向外殼的傳遞，減輕瓷體炸裂生成的破壞，用戶也能夠方便地使之與現有電路板配套使用。另外，在上述專利中，還給出了在殼體的殼壁上設置氣孔的進一步改進方案，以便在壓敏電阻擊穿短路時及時釋放殼體內生成的高熱氣體，這樣，即使採用較薄或強度較低的殼體，也能夠儘量避免殼體在壓敏電阻擊穿短路時出現炸裂，從而有利於降低產品的製作成本。
上述專利所給出的技術方案具有諸多優點，但是，近期的研究表明，上述專利技術產品雖然能夠防止發生電器燃燒事故，但在擊穿損壞過程中產生的熱量還是很高，有少數產品的絕緣殼體出現了熱熔變形。因此，還可以對上述專利的技術方案進行改進，從而可以進一步地降低產品損壞時產生的熱量，提高產品的安全性能。
實用新型內容本實用新型的目的是對上述現有產品的結構進行改進，以便提供一種熱保護型防爆壓敏電阻。
通過試驗我們發現，外界浪湧能量衝擊多數情況分為大能量浪湧和小能量浪湧兩種，當外界浪湧能量迅速超過壓敏電阻的耐受能力時(大能量浪湧)，壓敏電阻會被瞬間擊穿短路產生高溫，針對大能量浪湧這個問題本申請人曾在中國實用新型專利ZL200420033754.9號中公開了一種具有阻燃功能的壓敏電阻器來解決。但未能對小能量浪湧反覆衝擊逐漸緩慢劣化失效的問題提出解決技術方案。當外界浪湧能量反覆衝擊壓敏電阻讓壓敏電阻的耐受能力逐漸下降到可以發生劣變狀態時，壓敏電阻也會逐漸產生高溫並最終被擊穿短路。在此過程中，外界浪湧能量反覆衝擊壓敏電阻讓其產生高溫但並未被最終擊穿短路時，壓敏電阻瓷體的表面溫度已經接近1000攝氏度左右，其持續的高溫會傳導到絕緣殼體，導致殼體熱熔變形，甚至破裂。現在也有熱保護壓敏電阻器是通過設置熱脫扣裝置讓其在高溫下斷路，本申請人也曾在中國實用新型專利ZL02222055.0號中公開了熱保護型壓敏電阻器用以解決此問題，但是，熱脫扣裝置具有動作元件，存在著結構複雜、可靠性差、製造工藝繁瑣、浪費材料等諸多弊病。由於具有動作元件，殼體內部不便於充填防火阻燃材料，因此不能兼顧壓敏電阻在大能量浪湧瞬間擊穿時的阻燃功能。綜上所述，現有的壓敏電阻器均不能同時解決大能量浪湧擊穿壓敏電阻時的阻燃問題和小能量浪湧反覆衝擊導致緩慢劣化時的熱保護問題，從而構成了一個技術難題。
針對這一新的技術問題，我們提出了這樣一種技術方案在壓敏電阻主體上連接的第一引出電極和第二引出電極中，至少在其中之一上設置由低熔點導電材料構成的熔斷段。
具體來說，本實用新型的熱保護型防爆壓敏電阻具有殼體和盛裝在殼體內的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設置有兩個分離的內電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極的一端和第二引出電極的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個內電極導電連接，所述第一引出電極的另一端和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層並延伸至殼體之外，所述殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙並構成容納腔，其特徵是所述第一引出電極和第二引出電極中至少其中之一是由第一引腳段、第二引腳段和熔斷段構成的熔斷式引出電極，所述第一引腳段和第二引腳段通過熔斷段相聯通，所述熔斷段由低熔點導電材料構成。
本實用新型中所述的熔斷段由低熔點導電材料構成。這裡的低熔點導電材料可以是低熔點金屬或低熔點非金屬(如導電橡膠)等，低熔點金屬即是指通常使用的焊錫及其他合金等。
本實用新型中所述的第一引出電極和第二引出電極中至少其中之一是由第一引腳段、第二引腳段和熔斷段構成的熔斷式引出電極，即是指第一引出電極和第二引出電極可以同時為熔斷式引出電極，也可以由其中之一充當。考慮到加工簡便、節約生產成本等因素，推薦讓第一引出電極和第二引出電極其中之一充當熔斷式引出電極。
本實用新型中所述的殼體可以是用絕緣阻燃材料製作的殼體，也可以是包含絕緣阻燃材料和其他材料的複合材料殼體。當然，在所述殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有的間隙足以隔離壓敏電阻擊穿產生的高熱時，還可以採用非阻燃材料製造上述殼體。另外，特殊情況下甚至可以採用金屬材料製造上述殼體，如殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有的間隙中充填了絕緣阻燃材料，且壓敏電阻主體上連接的第一引出電極和第二引出電極均與殼體之間具有絕緣材料時。
本實用新型中，所述的殼體可以為具有容納腔排氣口的殼體，所述殼體上開設的容納腔排氣口使容納腔與殼體外部相連通。上述容納腔排氣口可根據具體使用情況設置成多種形式，如多孔或通氣槽等。當採用這種形式的殼體時，就可以有效地將壓敏電阻瞬間擊穿短路或逐漸受浪湧能量衝擊時生成的高熱氣體及時釋放出殼體外，這樣，即使壓敏電阻被外界浪湧能量衝擊產生高溫，也能夠儘量避免出現殼體內空氣受熱膨脹導致殼體炸裂，從而有利於提高產品的安全性能。當在殼體上開設用於釋放高熱氣體的排氣口時，排氣口的形狀及大小不再受到限制，這也有利於產品的製作。為了防止灰塵等異物進入殼體內導致壓敏電阻意外短路，上述容納腔排氣口處還可以設置有可在高壓氣體衝擊下開啟的排氣口封堵結構，如排氣口封堵蓋、排氣口封堵片或排氣口封堵條等。
為了有效的防止壓敏電阻在擊穿時燃燒產生的破壞，本實用新型中所述的容納腔內可以盛裝有絕緣透氣不燃纖維、絕緣透氣不燃顆粒、絕緣透氣不燃粉末等防火阻燃材料，還可以讓盛裝在容納腔內的絕緣透氣不燃粉末構成將壓敏電阻主體包裹的絕緣透氣不燃粉末層。在本實用新型中，所說的絕緣透氣不燃纖維即為不導電且不會燃燒的纖維，如常見且價廉的石棉纖維或矽酸鋁纖維、氧化鋁纖維、二氧化矽纖維、玻璃纖維等阻燃纖維等等。該絕緣透氣不燃纖維既可以是絲狀，也可以是絮狀，還可以是編織成網狀或其它形狀的絕緣透氣不燃纖維織物。上述絕緣透氣不燃顆粒則可以是由石英砂等無機物顆粒充當，絕緣透氣不燃粉末則可以由雲母粉、氧化鋁粉、石棉粉等等充當。只要上述防火阻燃材料大於容納腔排氣口的口徑而不從其穿過並向外洩漏即可。
本實用新型中所述的容納腔內還可以設置絕緣透氣不燃濾火層和空腔，所述絕緣透氣不燃濾火層位於容納腔排氣口與壓敏電阻主體的外壁之間，所述空腔由壓敏電阻主體的外壁、殼體的內壁和絕緣透氣不燃濾火層圈圍而成。上述絕緣透氣不燃濾火層可以由防火阻燃材料充當，也可以由填充有防火阻燃材料的容納腔充當。當本實用新型設置絕緣透氣不燃濾火層時，由於其存在，絕緣不燃粉體的粒徑就不會受到容納腔排氣口口徑的限制。也就是說即使絕緣不燃粉體的粒徑小於容納腔排氣口的口徑，只要所設置的絕緣透氣不燃濾火層能夠阻止絕緣不燃粉體從其穿過並向外洩漏即可。因此，在本實用新型中，除仍然可以採用石英砂或雲母粉、氧化鋁粉、石棉粉等充當上述絕緣不燃粉體之外，還可以採用粒徑較小但阻燃效果更好的粉狀無機阻燃劑，如氫氧化鋁粉末或氫氧化鎂粉末等等。當採用上述氫氧化鋁粉末或氫氧化鎂粉末等粉狀無機阻燃劑時，一旦壓敏電阻主體短路並產生局部高溫，與壓敏電阻主體的外壁相接觸的粉狀無機阻燃劑就會受熱分解並釋放出水，所釋放出的水會在高溫下蒸發為水蒸汽，再通過絕緣透氣不燃濾火層而由容納腔排氣口向外排出，與此同時，壓敏電阻主體的溫度也會由此而下降，從而起到更好的阻燃效果。
在本實用新型中，可以通過適當選取熔斷式引出電極中的低熔點導電材料的熔點，使之在80～300攝氏度就可完全熔化，使熔斷式引出電極處於斷開狀態，這樣，當外界浪湧能量反覆衝擊壓敏電阻讓其逐漸劣化但並未被最終擊穿短路前，熔斷式引出電極已被高溫熔斷並使壓敏電阻斷電，避免了壓敏電阻最終被擊穿短路，因此可靠性極高，另外，由於低熔點導電材料本身不是動作元件，當遇到引出電極傳遞的持續高熱將其熔化時可以滲透到較小的臨近空間中，從而使殼體內部能夠充填防火阻燃材料。低熔點導電材料熔化後形成的斷口讓壓敏電阻斷電降溫，起到了熱保護的作用，有效地降低了壓敏電阻擊穿短路並出現炸裂的機率，即使外界大能量浪湧衝擊導致壓敏電阻被瞬間擊穿，殼體內部充填的防火阻燃材料，讓其起到防火阻燃、吸收壓敏電阻炸裂衝擊能量的作用，加強壓敏電阻的防火抗炸性能。本實用新型同時解決大能量浪湧擊穿壓敏電阻時的阻燃問題和小能量浪湧反覆衝擊導致緩慢劣化時的熱保護問題，方案明確有效且結構簡單製作方便，以簡單的技術手段解決了技術難題。
本實用新型中所述的熔斷段可以位於所述容納腔內也可以位於容納腔外。當上述熔斷段位於容納腔內時，優點是明顯的因為上述熔斷段是熔斷式引出電極上最薄弱的環節，其強度和耐熱能力均較第一引腳段和第二引腳段差，在存貯和運輸本實用新型的熱保護型防爆壓敏電阻時容易損壞，所以將熔斷段設置在所述容納腔內可以讓殼體有效地保護熔斷段不被意外損壞。另外，將壓敏電阻焊接在電路板或用電設備上時，壓敏電阻的引出電極焊接端焊接溫度通常較高，當所述的熔斷段位於所述容納腔內時，相應距離引出電極焊接端較遠，雖然焊接端溫度較高，但是焊接時間通常較短，在高熱溫度未能及時傳遞到熔斷段將其熔斷時，往往焊接已經完成，這樣，可以有效地提高最終產品的生產速度和質量，並能較大幅度的節約生產成本、降低加工難度。
本實用新型中所述殼體可以為具有熔斷段腔體的殼體，所述熔斷段位於所述殼體的熔斷段腔體內，所述第一引腳段和第二引腳段通過熔斷段在熔斷段腔體內相聯通。當這樣設置熔斷段時，所述熔斷段的低熔點導電材料在被持續的高溫熔化後，就會停留在熔斷段腔體內，不會流淌到其他電路中，避免引起短路和造成安全隱患。所述第一引腳段和第二引腳段還可以分別和上述熔斷段腔體壁固定連接，以進一步加強其抗折斷強度，相應使所述熔斷段的低熔點導電材料可以在滿足導通條件的情況下，使用強度較低的低熔點金屬充當，如焊錫絲等。
與前述現有同類產品相比，本實用新型的熱保護型防爆壓敏電阻可以同時解決大能量浪湧擊穿壓敏電阻時的阻燃問題和小能量浪湧反覆衝擊導致緩慢劣化時的熱保護問題，且結構簡單製作方便，以簡單的技術手段解決了技術難題，安全性能更好、適用範圍更廣、適合大批量工業化生產。
本實用新型的內容結合以下實施例作更進一步的說明，但本實用新型的內容不僅限於實施例中所涉及的內容。
圖1是實施例1中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖2是圖1的A——A剖視圖。
圖3是圖1的B——B剖視圖。
圖4是圖1的C——C剖視圖。
圖5是實施例2中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖6是圖5的D——D剖視圖。
圖7是實施例3中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖8是圖7的E——E剖視圖。
圖9是實施例4中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖10是圖9的F——F剖視圖。
圖11是實施例5中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖12是圖11的G——G剖視圖。
圖13是實施例6中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖14是圖13的H——H剖視圖。
圖15是實施例7中壓敏電阻器的結構示意圖。
圖16是圖15的I——I剖視圖。
具體實施方式
實施例1如圖1～4所示，本實施例中的熱保護型防爆壓敏電阻具有殼體1和盛裝在殼體內的壓敏電阻主體2，所述壓敏電阻主體2由壓敏陶瓷基片3和將壓敏陶瓷基片3包封的絕緣裹封層4構成，在所述壓敏陶瓷基片3的表面設置有兩個分離的內電極5、6，在壓敏電阻主體2上連接有第一引出電極和第二引出電極7，所述第一引出電極的一端和第二引出電極7的一端分別與所述壓敏陶瓷基片3表面的兩個內電極5、6導電連接，所述第一引出電極的另一端和第二引出電極7的另一端穿出絕緣裹封層4並延伸至殼體1之外，所述殼體1的內壁與壓敏電阻主體2的外壁之間具有間隙並構成容納腔，其特徵是所述第一引出電極和第二引出電極中的第一引出電極是由第一引腳段8、第二引腳段9和熔斷段10構成的熔斷式引出電極，所述第一引腳段8和第二引腳段9通過熔斷段10相聯通，所述熔斷段10由低熔點金屬構成。
本實施例中所述熔斷段10位於所述容納腔內。
本實施例中所述的容納腔內盛裝有絕緣透氣不燃纖維11。
實施例2如圖5～6所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例1相似，所不同的是，在本實施例中，所述的殼體1為具有容納腔排氣口12的殼體，所述殼體1上開設的容納腔排氣口12使容納腔與殼體外部相連通。
實施例3如圖7～8所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例2相似，所不同的是，在本實施例中，所述容納腔內盛裝有絕緣透氣不燃顆粒13。此處的絕緣透氣不燃顆粒13為石英砂。
實施例4如圖9～10所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例2相似，所不同的是，在本實施例中，所述容納腔內充填有絕緣透氣不燃粉末14並構成將壓敏電阻主體2包裹的絕緣透氣不燃粉末層。此處的絕緣透氣不燃粉末14為石棉粉。
實施例5如圖11～12所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例2相似，所不同的是，在本實施例中，在所述容納腔排氣口12處設置有可在高壓氣體衝擊下開啟的排氣口封堵結構15。此處設置的排氣口封堵結構15為排氣口封堵蓋。
實施例6如圖13～14所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例2相似，所不同的是，在本實施例中，所述容納腔內設置有絕緣透氣不燃濾火層16和空腔17，所述絕緣透氣不燃濾火層16位於容納腔排氣口12與壓敏電阻主體2的外壁之間，所述空腔17由壓敏電阻主體2的外壁、殼體1的內壁和絕緣透氣不燃濾火層16圈圍而成。本實施例中絕緣透氣不燃濾火層16是由填充有防火阻燃材料的容納腔充當，此處的防火阻燃材料為絕緣透氣不燃纖維。
實施例7如圖15～16所示，本實施例中的壓敏電阻器與實施例2相似，所不同的是，在本實施例中，所述殼體1為具有熔斷段腔體18的殼體，所述熔斷段10位於所述殼體的熔斷段腔體18內，所述第一引腳段8和第二引腳段9通過熔斷段10在熔斷段腔體18內相聯通。
權利要求1.一種熱保護型防爆壓敏電阻，具有殼體和盛裝在殼體內的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設置有兩個分離的內電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極的一端和第二引出電極的一端分別與所述壓敏陶瓷基片表面的兩個內電極導電連接，所述第一引出電極的另一端和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層並延伸至殼體之外，所述殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙並構成容納腔，其特徵是所述第一引出電極和第二引出電極中至少其中之一是由第一引腳段、第二引腳段和熔斷段構成的熔斷式引出電極，所述第一引腳段和第二引腳段通過熔斷段相聯通，所述熔斷段由低熔點導電材料構成。
2.如權利要求1所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述熔斷段位於所述容納腔內。
3.如權利要求1所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述殼體為具有熔斷段腔體的殼體，所述熔斷段位於所述殼體的熔斷段腔體內，所述第一引腳段和第二引腳段通過熔斷段在熔斷段腔體內相聯通。
4.如權利要求1所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述殼體為具有容納腔排氣口的殼體，所述殼體上開設的容納腔排氣口使容納腔與殼體外部相連通。
5.如權利要求4所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是在所述容納腔排氣口處設置有可在高壓氣體衝擊下開啟的排氣口封堵結構。
6.如權利要求1或2或3或4或5所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述容納腔內盛裝有絕緣透氣不燃纖維。
7.如權利要求1或2或3或4或5所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述容納腔內盛裝有絕緣透氣不燃顆粒。
8.如權利要求1或2或3或4或5所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述容納腔內充填有絕緣透氣不燃粉末並構成將壓敏電阻主體包裹的絕緣透氣不燃粉末層。
9.如權利要求1或2或3或4或5所述的熱保護型防爆型壓敏電阻，其特徵是所述容納腔內設置有絕緣透氣不燃濾火層和空腔，所述絕緣透氣不燃濾火層位於容納腔排氣口與壓敏電阻主體的外壁之間，所述空腔由壓敏電阻主體的外壁、殼體的內壁和絕緣透氣不燃濾火層圈圍而成。
專利摘要本實用新型涉及一種電子元器件，尤其是一種熱保護型防爆壓敏電阻。該電阻具有殼體和盛裝在殼體內的壓敏電阻主體，所述壓敏電阻主體由壓敏陶瓷基片和將壓敏陶瓷基片包封的絕緣裹封層構成，在所述壓敏陶瓷基片的表面設置有兩個分離的內電極，在壓敏電阻主體上連接有第一引出電極和第二引出電極，所述第一引出電極的另一端和第二引出電極的另一端穿出絕緣裹封層並延伸至殼體之外，所述殼體的內壁與壓敏電阻主體的外壁之間具有間隙並構成容納腔，其特徵是所述第一引出電極和第二引出電極中至少其中之一是由第一引腳段、第二引腳段和熔斷段構成的熔斷式引出電極，所述第一引腳段和第二引腳段通過熔斷段相聯通，所述熔斷段由低熔點導電材料構成。
文檔編號H01C1/00GK2909473SQ200620034678
公開日2007年6月6日 申請日期2006年6月22日 優先權日2006年6月22日
發明者李炬, 敬履偉, 譚宜成 申請人:李炬, 敬履偉, 譚宜成